钢渣颗粒对水中cr_vi_的吸附与还原作用_杨慧芬

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------钢渣颗粒对水中Cr_VI_的吸附与还原作用_杨慧芬第8卷第3期过程工程学报Vol.8No.32008年6月TheChineseJournalofProcessEngineeringJune2008钢渣颗粒对水中Cr(VI)的吸附与还原作用杨慧芬，傅平丰，周枫(1.北京科技大学土木与环境工程学院，北京10008

2、3；2.北京联合大学应用文理学院，北京100083)121摘要：以钢渣颗粒为水处理剂，分析了其组成和结构，研究了钢渣颗粒直接吸附去除水中Cr(VI)的工艺过程及机理.结果表明，钢渣颗粒在适当的粒度与用量下，经10min搅拌处理，水中Cr(VI)浓度由200mg/L降低到0.5mg/L，达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的要求.钢渣颗粒对水中Cr(VI)的吸附符合Langmuir等温吸附过程，对Cr(VI)的饱和吸附量达6.878mg/g.化学分析和XPS分析均表明，钢渣颗粒对水中C

3、r(VI)具有吸附与还原的联合作用，吸附后钢渣颗粒中Cr(III)含量由0.0985%提高到0.39%，而FeO含量由9.20%下降到8.35%.吸附后钢渣颗粒表面形成了Cr(OH)3，说明钢渣颗粒中FeO充——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------当了还原剂，将水中Cr(V

4、I)吸附于钢渣颗粒表面并还原成了低毒的Cr(OH)3随钢渣颗粒沉降直接从水中去除.关键词：钢渣；六价铬；还原；吸附；直接去除中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：1009?606X(2008)03?0499?051前言钢渣是炼钢产生的固体废物，碱度高，机械强度大，呈多孔结构，有较强的吸附能力，因此，钢渣在污水处理中有很好的应用前景[1].利用钢渣的碱性和吸附性可去除水中的镍[2,3]、铜[4]、铅[5]等重金属离子，中和酸性废物[6]，还可去除废水中砷[7]、磷[8]等阴离子，固定废水中的碳

5、[9].另外，钢渣可处理阳离子染料废水[10]，吸附污染土壤的有机离子和无机离子[11].电镀工业产生的含铬废水，常用还原?中和沉淀方法除去其中的Cr(VI)离子，即先将Cr(VI)还原成Cr(III)，再用石灰或电石渣中和形成Cr(OH)3沉淀而去除.钢渣碱性强，可替代石灰或电石渣作为沉淀剂.宁丰收等[12]先用硫酸亚铁将电镀废水中的Cr(VI)还原成无毒的Cr(III)化合物，再用钢渣中和沉淀两步工艺，取得了很好的效果.本研究拟利用钢渣含氧化亚铁(FeO)和金属铁等还原性物质及钢渣的强碱性，考

6、察钢渣吸附、还原、中和沉淀水中Cr(VI)的可能性、效果及机理，为钢渣应用于电镀废水处理提供基础性技术参考.2实验2.1原料——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------实验所用钢渣取自包头钢铁公司炼钢厂，先用颚式破碎机将钢渣粉碎到2mm以下，再分成3份，并用球磨机分别细磨至&l

7、t;1.0,<0.5和<0.35mm三种粒度，供实验用.钢渣的化学成分用ARL-ADVANT′XP波长色散X荧光光谱仪测定，共获得27种可检出成分，表1所示为其主要化学成分，钢渣中铁和铬的价态及含量由化学分析进一步测定.可见，钢渣中含有大量的CaO和MgO等碱性成分，其碱度达2.57，属于高碱度钢渣，可中和酸性废水；氧化亚铁(FeO)含量较高，可作还原性水处理剂；此外，钢渣还含痕量的Nb2O5,La2O3,S,CuO,PbO,ZnO,NiO等其他成分.表1钢渣的主要化学成分Table1

8、MainchemicalcompositionofusedsteelslagComponentCaOSiO2Al2O3FeOFe2O3Content(%,ω)44.5615.393.169.2015.39MgO3.11MnO4.88P2O51.72TiO2V2O51.030.331Cr(III)Cr(VI)K2O+Na2OOthers0.0985<0.0050.17060.918钢渣的矿物组成主要包括20%~30%硅酸三钙(3CaO?SiO2),10%～20%硅酸二钙(2Ca